1、變頻不是到處可以省電， 有不少場合用變頻并不一定能省電。 作為電子電路，變頻器本身也要耗電（約額定功率的 3-5%）。一臺 1.5 匹的空調(diào)自身耗電算下來也有 20-30W, 相當 于一盞長明燈 . 變頻器在工頻下運行， 具有節(jié)電功能， 是事實。 但是他的前提條件是：第一 , 大功率并且為風(fēng)機 / 泵類負載；第 二，裝置本身具有節(jié)電功能（軟件支持）；第三，長期連續(xù)運 行。這是體現(xiàn)節(jié)電效果的三個條件。除此之外，無所謂節(jié)不節(jié) 電，沒有什么意義。變頻節(jié)能什么是變頻器 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一 頻率的電能控制裝置。PWM和 PAM的不同點是什么PWM是英文 Pulse

2、Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制 ） 縮寫，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度， 以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)值方式。PAM是英文 Pulse Amplitude Modulation （ 脈沖幅度調(diào)制 ） 縮寫， 是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種 調(diào)制方式。電壓型與電流型有什么不同變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變 換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直 流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。 為什么變頻器的電壓與電流成比例的改變異步電動機的轉(zhuǎn)矩是電機的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用 而產(chǎn)生的，在額定頻率

3、下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就 過大，磁回路飽和，嚴重時將燒毀電機。因此，頻率與電壓要成比例 地改變，即改變頻率的同時控制變頻器輸出電壓，使電動機的磁通保 持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機、驅(qū)動，如果頻率下降時電壓也下降，那么電流是否增加？頻率下降 （低速） 時, 如果輸出相同的功率 , 則電流增加 , 但在轉(zhuǎn)矩 一定的條件下 , 電流幾乎不變。采用變頻器對電機影響采用變頻器運轉(zhuǎn)時，電機的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩怎樣？ 采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動電 流被限制在 150%額定電流以下 （ 根據(jù)機種不同，為 125%200%）。用工 頻電源

4、直接起動時，起動電流為 67 倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的 沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動 （ 起動時間變長 ） 。起動電流為額定電流的 1.21.5 倍，起動轉(zhuǎn)矩為 70%120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn) 矩自動增強功能的變頻器， 起動轉(zhuǎn)矩為 100%以上， 可以帶全負載起動。 V/f 模式是什么意思頻率下降時電壓 V 也成比例下降，這個問題已在回答 4 說明。 V 與 f 的比例關(guān)系是考慮了電機特性而預(yù)先決定的，通常在控制器的存 儲裝置（ ROM）中存有幾種特性，可以用開關(guān)或標度盤進行選擇 按比例地改 V 和 f 時，電機的轉(zhuǎn)矩如何變化頻率下降時完全成比例地降低電壓，那么由于交流阻抗變小而

5、直 流電阻不變，將造成在低速下產(chǎn)生地轉(zhuǎn)矩有減小的傾向。因此，在低 頻時給定 V/f, 要使輸出電壓提高一些 , 以便獲得一定地起動轉(zhuǎn)矩, 這種補償稱增強起動。 可以采用各種方法實現(xiàn) , 有自動進行的方法、 選擇 V/f 模式或調(diào)整電位器等方法60 赫茲以下的輸出功率在說明書上寫著變速范圍 606Hz，即 10： 1，那么在 6Hz 以下就 沒有輸出功率嗎？在 6Hz 以下仍可輸出功率，但根據(jù)電機溫升和起動轉(zhuǎn)矩的大小等 條件，最低使用頻率取 6Hz 左右，此時電動機可輸出額定轉(zhuǎn)矩而不會 引起嚴重的發(fā)熱問題。變頻器實際輸出頻率（起動頻率）根據(jù)機種為 0.53Hz.60 赫茲轉(zhuǎn)矩能否固定對于一般電機

6、的組合是在 60Hz 以上也要求轉(zhuǎn)矩一定， 是否可以？ 通常情況下時不可以的。在 60Hz 以上（也有 50Hz 以上的模式） 電壓不變，大體為恒功率特性，在 高速下要求相同轉(zhuǎn)矩時，必須注意 電機與變頻器容量的選擇。所謂開環(huán)是什么意思給所使用的電機裝置設(shè)速度檢出器（PG），將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制的， 稱為“閉環(huán) ”，不用 PG運轉(zhuǎn)的就叫作“開環(huán)”。 通用變頻器多為開環(huán)方式，也有的機種利用選件可進行PG反饋 .實際轉(zhuǎn)速對于給定速度有偏差時如何辦開環(huán)時，變頻器即使輸出給定頻率，電機在帶負載運行時，電機 的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)差率的范圍內(nèi)（1%5%）變動。對于要求調(diào)速精度比較高，即使負載變動也要求

7、在近于給定速度下運轉(zhuǎn)的場合，可采用具有 PG反饋功能的變頻器（選用件）。用帶有 PG的電機，反饋后速度精度能提高嗎具有 PG反饋功能的變頻器， 精度有提高。 但速度精度的植取決于 PG本身的精度和變頻器輸出頻率的分辨率。失速防止功能是什么意思如果給定的加速時間過短，變頻器的輸出頻率變化遠遠超過轉(zhuǎn)速 （電角頻率）的變化，變頻器將因流過過電流而跳閘，運轉(zhuǎn)停止，這 就叫作失速。為了防止失速使電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，就要檢出電流的大小進行頻率控制。 當加速電流過大時適當放慢加速速率。 減速時也是如此 兩者結(jié)合起來就是失速功能。加速時間與減速時間意義有加速時間與減速時間可以分別給定的機種，和加減速時間共同 給定的

8、機種，這有什么意義？加減速可以分別給定的機種，對于短時間加速、緩慢減速場合， 或者對于小型機床需要嚴格給定生產(chǎn)節(jié)拍時間的場合是適宜的，但對 于風(fēng)機傳動等場合，加減速時間都較長，加速時間和減速時間可以共 同給定。什么是再生制動電動機在運轉(zhuǎn)中如果降低指令頻率，則電動機變?yōu)楫惒桨l(fā)電機狀態(tài)運行，作為制動器而工作，這就叫作再生（電氣）制動。是否能得到更大的制動力從電機再生出來的能量貯積在變頻器的濾波電容器中，由于電容 器的容量和耐壓的關(guān)系，通用變頻器的再生制動力約為額定轉(zhuǎn)矩的 10%20%。如采用選用件制動單元，可以達到50%100%。請說明變頻器的保護功能保護功能可分為以下兩類：（ 1） 檢知異常狀態(tài)

9、后自動地進行修正動作，如過電流失速防止，再生過電壓失速防止。（ 2） 檢知異常后封鎖電力半導(dǎo)體器件PWM控制信號，使電機自動停車。如過電流切斷、再生過電壓切斷、半導(dǎo)體冷卻風(fēng)扇過熱和瞬 時停電保護等。變頻器保護如何工作為什么用離合器連續(xù)負載時，變頻器的保護功能就動作？用離合器連接負載時，在連接的瞬間，電機從空載狀態(tài)向轉(zhuǎn)差率 大的區(qū)域急劇變化， 流過的大電流導(dǎo)致變頻器過電流跳閘， 不能運轉(zhuǎn)。 變頻器終止原因在同一工廠內(nèi)大型電機一起動，運轉(zhuǎn)中變頻器就停止，這是為什么？電機起動時將流過和容量相對應(yīng)的起動電流，電機定子側(cè)的變壓 器產(chǎn)生電壓降，電機容量大時此壓降影響也大，連接在同一變壓器上 的變頻器將做出

10、欠壓或瞬停的判斷，因而有時保護功能（ IPE ）動作， 造成停止運轉(zhuǎn)。什么是變頻分辨率？有什么意義？對于數(shù)字控制的變頻器，即使頻率指令為模擬信號，輸出頻率也 是有級給定。這個級差的最小單位就稱為變頻分辨率。變頻分辨率通常取值為 0.0150.5Hz. 例如，分辨率為 0.5Hz ，那 么 23Hz 的上面可變?yōu)?23.5 、 24.0 Hz，因此電機的動作也是有級的跟 隨。這樣對于像連續(xù)卷取控制的用途就造成問題。在這種情況下，如果分辨率為 0.015Hz 左右，對于 4 級電機 1 個級差為 1r/min 以下， 也可充分適應(yīng)。另外，有的機種給定分辨率與輸出分辨率不相同。 裝設(shè)變頻器時安裝方向

11、是否有限制變頻器內(nèi)部和背面的結(jié)構(gòu)考慮了冷卻效果的，上下的關(guān)系對通風(fēng) 也是重要的，因此，對于單元型在盤內(nèi)、掛在墻上的都取縱向位，盡 可能垂直安裝。不采用軟啟動可以嗎不采用軟起動，將電機直接投入到某固定頻率的變頻器時是否可以？在很低的頻率下是可以的，但如果給定頻率高則同工頻電源直接起動的條件相近。將流過大的起動電流（ 67 倍額定電流），由于變 頻器切斷過電流，電機不能起動。運行中注意問題電機超過 60Hz運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意什么問題？ 超過 60Hz 運轉(zhuǎn)時應(yīng)注意 以下事項（1） 機械和裝置在該速下運轉(zhuǎn)要充分可能（機械強度、噪聲、振動 等）。（ 2） 電機進入恒功率輸出范圍， 其輸出轉(zhuǎn)矩要能夠維持工作

12、（風(fēng) 機、泵等軸輸出功率于速度的立方成比例增加，所以轉(zhuǎn)速少許升高時 也要注意）。（3） 產(chǎn)生軸承的壽命問題，要充分加以考慮。（ 4） 對于中容量以上的電機特別是2 極電機，在 60Hz 以上運轉(zhuǎn)時要與廠家仔細商討。變頻器可以傳動齒輪電機嗎？根據(jù)減速機的結(jié)構(gòu)和潤滑方式不同，需要注意若干問題。在齒輪 的結(jié)構(gòu)上通?？煽紤] 7080Hz 為最大極限，采用油潤滑時，在低速下 連續(xù)運轉(zhuǎn)關(guān)系到齒輪的損壞等。變頻器能驅(qū)動單項電機嗎變頻器能用來驅(qū)動單相電機嗎？可以使用單相電源嗎？機基本上不能用。對于調(diào)速器開關(guān)起動式的單相電機，在工作點 以下的調(diào)速范圍時將燒毀輔助繞組； 對于電容起動或電容運轉(zhuǎn)方式的， 將誘發(fā)電容

13、器爆炸。 變頻器的電源通常為 3 相，但對于小容量的，也有用單相電源運轉(zhuǎn)的 機種。變頻器本身消耗的功率有多少？它與變頻器的機種、運行狀態(tài)、使用頻率等有關(guān)，但要回答很困 難。不過在 60Hz 以下的變頻器效率大約為 94%96%，據(jù)此可推算損耗， 但內(nèi)藏再生制動式（ FR-K）變頻器，如果把制動時的損耗也考慮進去， 功率消耗將變大，對于操作盤設(shè)計等必須注意。為什么不能在 660Hz 全區(qū)域連續(xù)運轉(zhuǎn)使用一般電機利用裝在軸上的外扇或轉(zhuǎn)子端環(huán)上的葉片進行冷卻，若 速度降低則冷卻效果下降，因而不能承受與高速運轉(zhuǎn)相同的發(fā)熱，必 須降低在低速下的負載轉(zhuǎn)矩，或采用容量大的變頻器與電機組合，或 采用專用電機。使

14、用帶制動器的電機時應(yīng)注意什么制動器勵磁回路電源應(yīng)取自變頻器的輸入側(cè)。如果變頻器正在輸 出功率時制動器動作，將造成過電流切斷。所以要在變頻器停止輸出 后再使制動器動作。電機不動原因想用變頻器傳動帶有改善功率因數(shù)用電容器的電機， 電機卻不動， 清說明原因變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造 成變頻器過電流 (OCT), 所以不能起動，作為對策，請將電容器拆除后 運轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)， 在變頻器的輸入側(cè)接入 AC電抗器是有效的。 變頻器的壽命有多久？變頻器雖為靜止裝置，但也有像濾波電容器、冷卻風(fēng)扇那樣的消 耗器件，如果對它們進行定期的維護，可望有 10 年以上的壽命。 風(fēng)扇問題

15、變頻器內(nèi)藏有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)的方向如何？風(fēng)扇若是壞了會怎樣？對于小容量也有無冷卻風(fēng)扇的機種。有風(fēng)扇的機種，風(fēng)的方向是 從下向上，所以裝設(shè)變頻器的地方，上、下部不要放置妨礙吸、排氣的機械器材。還有，變頻器上方不要放置怕熱的零件等。風(fēng)扇發(fā)生故 障時，由電扇停止檢測或冷卻風(fēng)扇上的過熱檢測進行保護 電容器壽命判斷濾波電容器為消耗品，那么怎樣判斷它的壽命？ 作為濾波電容器使用的電容器，其靜電容量隨著時間的推移而緩 緩減少，定期地測量靜電容量，以達到產(chǎn)品額定容量的85%時為基準來判斷壽命。安裝方向裝設(shè)變頻器時安裝方向是否有限制。應(yīng)基本收藏在盤內(nèi)，問題是采用全封閉結(jié)構(gòu)的盤外形尺寸大，占 用空間大，成本比較高。其

16、措施有：（ 1）盤的設(shè)計要針對實際裝置所需要的散熱；（ 2）利用鋁散熱片、翼片冷卻劑等增加冷卻面積；（ 3） 采用熱導(dǎo)管。此外，已開發(fā)出變頻器背面可以外露的型式。變頻器容量想提高原有輸送帶的速度， 以 80Hz 運轉(zhuǎn)， 變頻器的容量該怎樣選 擇？設(shè)基準速度為 50Hz,50Hz 以上為恒功率輸出特性。像輸送帶這樣的恒轉(zhuǎn)矩特性負載增速時，容量 需要增大為 80/50 1.6 倍。電機容量也像變頻器一樣增大變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理1、變頻節(jié)能由流體力學(xué)可知， P（功率） =Q（流量） H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速 N的一次方成正比，壓力 H與轉(zhuǎn)速 N的平方成正比，功率 P 與 轉(zhuǎn)速 N 的立方成正比

17、， 如果水泵的效率一定， 當要求調(diào)節(jié)流量下降時， 轉(zhuǎn)速 N可成比例的下降，而此時軸輸出功率 P 成立方關(guān)系下降。即水 泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺水泵電機 功率為 55KW，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5 時，其耗電量為 28.16KW，省電 48.8 ，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的 1/2 時，其耗電量為 6.875KW， 省電 87.5 .2、功率因數(shù)補償節(jié)能無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降 低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設(shè)備 使用效率低下，浪費嚴重，由公式P=SCOS， Q=SSIN，其中S視在功率， P有功功率， Q無功功率

18、， COS功率因數(shù)，可知 COS 越大，有功功率 P 越大，普通水泵電機的功率因數(shù)在 0.6-0.7 之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用， COS1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。3、軟啟動節(jié)能由于電機為直接啟動或 Y/D 啟動，啟動電流等于 (4-7) 倍額定電流，這樣會對機電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門 的

19、使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護費用。變頻器可以省電這是不可磨滅的事實，在某些情況下可以節(jié)電40%以上，但是某些情況還會比不接變頻器浪費！變頻器是通過輕負載降壓實現(xiàn)節(jié)能的，拖動轉(zhuǎn)距負載由于轉(zhuǎn)速沒 有多大變化，即便是降低電壓，也不會很多，所以節(jié)能很微弱，但是 用在風(fēng)機環(huán)境就不同了，當需要較小的風(fēng)量時刻，電機會降低速度， 我們知道風(fēng)機的耗能跟轉(zhuǎn)速的 1.7 次方成正比，所以電機的轉(zhuǎn)距會急 劇下降，節(jié)能效果明顯。如果我們用在油井上，就會因為在返程使用 制動電阻白白浪費很多電能反而更廢電。當然， 如果環(huán)境要求必須調(diào)速， 變頻器節(jié)能效果還是比較明顯的。 不調(diào)速的場合變頻器不會省電，只能改善功率因數(shù)。1、如果兩

20、個一模一樣的電機都工作在50HZ 的工頻狀態(tài)下，一個使用變頻器，一個沒有，同時轉(zhuǎn)速和扭矩都在電機的額定狀態(tài)下，那 么變頻器還能省電嗎？能省多少呢？答：對于這種情況，變頻器只能改善功率因數(shù)，并不能節(jié)省電力。2、如果這兩個電機的扭矩沒有達到電機的額定扭矩狀態(tài)下工作 （頻率，轉(zhuǎn)速還是一樣50HZ），有變頻器的那個能省多少電？答：如果使用了自動節(jié)能運行，這個時刻變頻器能降壓運行，可 以節(jié)省部分電能，但是節(jié)電不明顯。3、同樣的條件，空載狀態(tài)下能省多少，這三種狀態(tài)下哪個省的更 多？答：拖動型負載空載狀態(tài)也節(jié)省不了多大的電能。1.1 變頻器工作原理 變頻器電路基本工作原理為：三相交流電源經(jīng)二級 管整流橋輸出

21、恒定的直流電壓，由六組大功率晶體管組成逆變器，利用其 開關(guān)功能，由高頻脈寬調(diào)制（ PWM）驅(qū)動器按一定規(guī)律輸出脈沖信號，控 制晶體管的基極，使晶體管輸出一組等幅而不等寬的矩1.1 變頻器工作原理變頻器電路基本工作原理為：三相交流電源經(jīng)二級管整流橋輸出恒定 的直流電壓，由六組大功率晶體管組成逆變器，利用其開關(guān)功能，由高頻 脈寬調(diào)制（ PWM）驅(qū)動器按一定規(guī)律輸出脈沖信號，控制晶體管的基極， 使晶體管輸出一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形，其幅值為逆變器直流側(cè) 電壓 Vd 而寬度則按正弦規(guī)律變化，這一組脈沖可以用正弦波來等效，此 脈沖電壓用來驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，通過控制PWM驅(qū)動器輸出波形的幅值和頻率，即可

22、改變晶體管輸出波形的頻率和電壓，達到變頻調(diào)速的目的。1.2 節(jié)電原理在生產(chǎn)中，許多設(shè)備的能耗都與機組的轉(zhuǎn)速有關(guān)，其中油、水泵最為突出，這些設(shè)備一般都是根據(jù)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的最大負荷條件，如最大流 量和揚程進行選擇的，但實際生產(chǎn)中所需的流量往往比設(shè)計的最大流量小 的多，如果所用的電動機是不能調(diào)速的，通常只能通過調(diào)節(jié)閥門的開度來 控制流量其結(jié)果在閥門上會造成很大的能量損耗，如果不用閥門調(diào)節(jié)，而 是讓電機調(diào)速運行，那么，當需要的流量減少時，電動機的轉(zhuǎn)數(shù)降低，消 耗的能量將會明顯減少?？芍?，當轉(zhuǎn)速下降 1/2 時，流量下降 1/2 ，壓力下降 1/4 ，功率下降 為 1/8 ，即功率與轉(zhuǎn)速成 3 次方的

23、關(guān)系下降。 如果不是用關(guān)小閥門的方法， 而是把電機轉(zhuǎn)速降下來，那么隨著泵的輸出壓頭的降低，在輸出同樣流量 的情況下，原來消耗在閥門上的功率就可以完全避免，這就是調(diào)速節(jié)電的 原理所在。簡單地說，就是在不裝變頻調(diào)速裝置時，泵的出口排量靠出口 閥調(diào)節(jié)，電機易過負荷，流量小時，靠關(guān)小閥門調(diào)節(jié)，增加了管道阻力， 使部分能量白白消耗在泵出口閥門上，安裝變頻調(diào)速器后， 可以降低泵 的轉(zhuǎn)速，泵的揚程也相應(yīng)降低， 電機的電耗也相應(yīng)降低，使原來消耗在 泵出口閥上的能量， 用變頻調(diào)速方法得到了解決。由于采用恒轉(zhuǎn)矩特性， 變頻降速后的電機轉(zhuǎn)矩不變，拖動力矩恒定，可以保證排量，從而實現(xiàn)了 節(jié)約電能的作用。2、變頻器的應(yīng)

24、用2.1 變頻器在水泵上的應(yīng)用我公司第一臺變頻器是用在污水提升泵上的，型號是FRN75-P74的日本富士產(chǎn)品。由于當時對變頻器的性能，可靠性等并不十分了解，所以在 污水提升泵上應(yīng)用變頻器屬于試驗性質(zhì)的。第一臺變頻器投用后，電機工 作電流下降了近 50%，電機運行溫度明顯下降，機械磨損減少了，維護工 作量也減少了，運行中發(fā)現(xiàn)，變頻器各種保護功能可靠，消除了因電機過 載或單相運行而燒毀電機的現(xiàn)象，確保了安全運行。根據(jù)污水提升泵應(yīng)用變頻器的效果，我公司又在生活飲用水和生活熱 水泵上安裝了變頻調(diào)速器。飲用水和熱水泵電機的功率分別是 55 kw 和 37kw，白天用水量大，需將泵的出口閥全打開，而夜間用

25、水量較小，需適 當關(guān)小出口閥，而關(guān)小出閥的后果是造成泵憋壓，管網(wǎng)被憋漏的情況也時 有發(fā)生，為了解決以上問題在飲用水和熱水泵上分別安裝了變頻器，采用 了恒壓閉環(huán)控制方案。投用后，運行平穩(wěn)，未出現(xiàn)任何故障，即解決了憋 壓問題又收到了較好的節(jié)電效果。2.2 變頻器在油泵上的應(yīng)用我公司共有各類油泵上百臺，總裝機容量為近萬kw，其中，最大電機容量為 500kw。在近幾年的工藝改造過程中，為了適應(yīng)今后生產(chǎn)發(fā)展的需 要，泵和電機的富裕量都較大，以常減壓裝置為例，主要機泵的能力可以 達到每年加工原油 250×104 t 。而實際生產(chǎn)中，每年的實際加工量為 （l00 140）×104t 。調(diào)

26、查結(jié)果表明， 泵的功率消耗在泵出口閥和控制閥上為 30% 60%。所以在油泵上應(yīng)用變頻器將有較大的節(jié)能潛力。2.3 變頻器在風(fēng)機上的應(yīng)用 由于鍋爐是煉油企業(yè)的主要動力，而鍋爐鼓風(fēng)機是鍋爐系統(tǒng)主要耗電設(shè)備，運行中常有風(fēng)機震動，軸溫過高等現(xiàn)象，所以在鼓風(fēng)機上安裝變頻器具有重要意義。選用的變頻調(diào)速裝置應(yīng)具備多種保護功能，才能較好的 保障鍋爐運行的安全性和可靠性。經(jīng)過對鍋爐運行狀況的調(diào)查和認真分析，認為在鍋爐鼓風(fēng)機安裝變頻 器，須在技術(shù)上解決以下問題： （ l ）鍋爐的安全運行是全公司動力的根 本保證，雖然變頻調(diào)速裝置是可靠的， 但發(fā)生問題時，須確保鍋爐安全 供汽。所以，必須實現(xiàn)工頻一變頻調(diào)速運行的自

27、動切換。（2）鍋爐風(fēng)機的拖動電機容量為 135kw，對于這種大慣量負荷的風(fēng)機， 可能存在扭曲共振。 運行中， 一旦發(fā)生共振， 將嚴重損壞風(fēng)機和拖動電機。 所以，必須計算風(fēng)機一電機連接軸系扭振臨界轉(zhuǎn)速以及采取相應(yīng)的技術(shù)措 施。針對以上問題，采取了如下辦法：（1）設(shè)置了由工頻切換至變頻及變頻切至工頻的快速瞬時切換工能。經(jīng)過現(xiàn)場試驗及實際應(yīng)用，切換功能保證了工頻一變頻間快速瞬時互相切 換，能夠滿足風(fēng)機運行過程中的切換要求。（2）為了進一步分析風(fēng)機一電機系統(tǒng)是否可能存在扭曲共振問題， 查閱有關(guān)資料及結(jié)構(gòu)圖，獲得了風(fēng)機一電機軸系扭振固有頻率為：第一階扭振固有頻率為 1222.4Hz，第二階為 3867.

28、4Hz 。由此可以得出，在 050HZ 調(diào)速絕不會出現(xiàn)扭曲共振。鍋爐鼓風(fēng)機安裝變頻器后，收到了以下效果：（1）適當降低爐膛壓力可以大幅度地降低風(fēng)機電耗。 當鍋爐負荷均為50 t/h ，燃燒工況及操作條件相似的情況下，安裝變頻器前后的電機電流由 180A降為 90A，按年 8000h 計算，年節(jié)電 30×104kw?h。（2）由于操作控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改善， 使燃燒工況趨于低氧燃燒， 提高 了鍋爐熱效率。風(fēng)機變頻安裝前，鍋爐風(fēng)量控制手段是調(diào)節(jié)風(fēng)機入口擋板 和火嘴風(fēng)門，入口擋板的調(diào)節(jié)方法即不靈活又十分粗略，無法進行風(fēng)量的 準確調(diào)節(jié)，為此，操作中風(fēng)量往往過大。實現(xiàn)變頻調(diào)速后，鍋爐燃燒過程 中氧

29、含量的控制十分方便準確。在操作室就可以對鍋爐燃燒所需的風(fēng)量進 行微量調(diào)節(jié)，使燃燒工況趨于低氧燃燒，過?？諝庀禂?shù)由 1.2 降為 1.1 ， 鍋爐熱效率提高 0.8 個百分點，降低了燃料消耗，年節(jié)約燃燒油 200 500t。（3）提高了功率因數(shù)。 變頻調(diào)速裝置上增加了直流電抗器附件， 這樣 即可以防止變頻器產(chǎn)生的高次諧波污染電源，也可防止沖擊電流，保護整 流模塊。并使功率因數(shù)提高到 0.95 以上。經(jīng)過幾年時間的運行，證明變頻調(diào)速技術(shù)可靠，節(jié)電效果顯著，可以 推廣應(yīng)用。在化工行業(yè)安裝在常減壓、催化裂化、氣體分餾、氣體儲運、 油品儲運、鍋爐、加熱爐風(fēng)機、供水泵上等。有的采用了閉環(huán)控制，有的采用了開

30、環(huán)控制，均以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，泵出口閥、調(diào)節(jié)閥全開，取得了較 大的節(jié)電效果。變頻調(diào)速節(jié)能量的計算方法時間： 2009-12-16 09:26:19 來源：工控網(wǎng) 作者：杜俊明一、概述據(jù)統(tǒng)計，全世界的用電量中約有 60%是通過電動機來消耗的。由于考慮起動、過載、安全系統(tǒng)等原因，高效的電動機經(jīng)常在低效狀態(tài)下 運行，采用變頻器對交流異步電動機進行調(diào)速控制，可使電動機重新回到 高效的運行狀態(tài)，這樣可節(jié)省大量的電能。生產(chǎn)機械中電動機的負載種類 千差萬別，為便于分析研究，將負載分為平方轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩和恒功率等幾 類機械特性， 本文僅對 平方轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩負載 的節(jié)能進行估算。 所謂估算， 即在變頻器投運前，對使用了變

31、頻器后的節(jié)能效果進行的計算預(yù)測。變頻 器一旦投運后，用電工儀表測量系統(tǒng)的節(jié)能量更為準確。現(xiàn)假定，電動機 系統(tǒng)在使用變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)基本相同， 且變頻器的效率為 95%。在設(shè)計過程中過多考慮建設(shè)前，后長期工藝要求的差異，使 裕量過大。如火電設(shè)計規(guī)程 SDJ-79 規(guī)定，燃煤鍋爐的鼓風(fēng)機 , 引風(fēng)機的風(fēng) 量裕度分別為 5%和 5 10%，風(fēng)壓裕度為 10%和 10% 15%，設(shè)計過程中很 難計算管網(wǎng)的阻力，并考慮長期運行過程中可能發(fā)生的各種問題，通?？?把系統(tǒng)的最大風(fēng)量和風(fēng)壓裕量作為選型的依據(jù)，但風(fēng)機的系列是有限的， 往往選不到合適的風(fēng)機型號就往上靠， 大 20% 30%的比較常見。 生產(chǎn)

32、中實 際操作時，對于離心風(fēng)機泵類負載常用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，則增 加了管路系統(tǒng)的阻尼，造成電能的浪費；對于恒轉(zhuǎn)矩負載常用電磁調(diào)速器液力耦合器進行調(diào)節(jié)，這兩種調(diào)速方式效率較低，而且，轉(zhuǎn)速越低，效 率也越低。由于電機的電流的大小隨負載的輕重而改變 , 也即電機消耗的 功率也是隨負載的大小而改變，因此要想精確地計算系統(tǒng)的節(jié)能是困難 的，在一定程度上影響了變頻調(diào)速節(jié)能的實施。本文介紹用以下的公式來 進行節(jié)能的估算。二、節(jié)能的估算1、風(fēng)機、泵類平方轉(zhuǎn)矩負載的變頻調(diào)速節(jié)能風(fēng)機、泵類通用設(shè)備的用電占電動機用電的 50%左右, 那就意味著占全 國用電量的 30%。采用電動機變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)流量，比用擋板閥門

33、之類 來調(diào)節(jié)，可節(jié)電 20%50%，如果平均按 30%計算，節(jié)省的電量為全國總用 電量的 9%，這將產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。生產(chǎn)中，對風(fēng)機水泵 常用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，增加了管路的阻尼，電機仍舊以額定速度 運行，這時能量消耗較大。 如果用變頻器對風(fēng)機泵類設(shè)備進行調(diào)速控制， 不需要再用閥門、擋板進行節(jié)流調(diào)節(jié)，將閥門、擋板開到最大，管路阻尼 最小，能耗也大為減少。節(jié)能量可用 GB12497三相異步電動機經(jīng)濟運行 強制性國家標準實施監(jiān)督指南中的計算公式，即：也應(yīng)先計算原系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時消耗的電能，再與系統(tǒng)變頻調(diào)速后消耗的電 能相減，這不正好是（ 2）式分子的表示式。因此，要準確地計算節(jié)能，

34、還需使用（ 1）式計算系統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)時消耗的電能。2、恒轉(zhuǎn)矩類負載的調(diào)速節(jié)能恒轉(zhuǎn)矩負載變頻調(diào)速一般都用于滿足工藝需要的調(diào)速，不用變頻調(diào)速就得 采用其他方式調(diào)速，如調(diào)壓調(diào)速電磁調(diào)速繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速等。由于這些調(diào)速是耗能的低效調(diào)速方式，使用高效調(diào)速方式的變頻調(diào)速 后，可節(jié)省因調(diào)速消耗的轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能率也是很可觀的。3、電磁調(diào)速系統(tǒng)電磁調(diào)速系統(tǒng)由鼠籠異步電機、轉(zhuǎn)差離合器、測速電機和控 制裝置組成，通過改變轉(zhuǎn)差離合器的激磁電流來實現(xiàn)調(diào)速。轉(zhuǎn)差離合器的 本身的損耗是由主動部分的風(fēng)阻 ?磨擦損耗及從動部分的機械磨擦損所產(chǎn) 生的。如果考慮這些損耗與轉(zhuǎn)差離合器的激磁功率相平衡，且忽略不計的 話，轉(zhuǎn)差離合

35、器的輸入 ?輸出功率可由下式計算： 電磁調(diào)速電機為鼠籠式電機，由于輸入功率和轉(zhuǎn)矩均保持不變，鼠籠 式電機的功率保持不變。損耗以有功的形式表達出來，損耗功率通過轉(zhuǎn)差 離合器渦流發(fā)熱并由電樞上的風(fēng)葉散發(fā)出去。由損耗功率公式（ 10）可以清楚看到，電磁調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速 越低，浪費能源越大，然而生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速通常不在最大轉(zhuǎn)速下運行，變 頻調(diào)速是一種改變旋轉(zhuǎn)磁場同步速度的方法，是不耗能的高效調(diào)速方式， 因此改用變頻調(diào)速的方式會有非常好的節(jié)能效果，節(jié)省的能量直接可用 （10）式計算。4、液力偶合器調(diào)速系統(tǒng)液力偶合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能量，電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主

36、動工作輪，對工作油進行加速，被加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載。液力偶合器有調(diào)速型和限矩型之分，前者用于電氣傳動的調(diào)速，后者用于電機的起動，系統(tǒng)中的液力偶合器在電機起動時起緩沖作用。由于液力偶合器的結(jié)構(gòu)與電磁轉(zhuǎn)差離合器類似，仿照電磁 調(diào)速器效率的計算方法，可得：5、繞線式電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)繞線式電機最常用改變轉(zhuǎn)子電路的串接電阻的方法調(diào)速，隨著轉(zhuǎn)子串接電阻的增大，不但可以方便地改變電機的正向轉(zhuǎn)速，在位能負 載時，還可使電機反向旋轉(zhuǎn)和改變電機的反向轉(zhuǎn)速，因此這種調(diào)速方式在 起重冶金行業(yè)應(yīng)用較多。對于繞線式電機，無論在起動 ?制動還是調(diào)速中，采用轉(zhuǎn)子串電阻方式均

37、會帶來電能損耗。這種損耗隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)差率S 的增大而增大，另外，隨著串接電阻的增大，機械特性變軟，難以達到調(diào)速的靜態(tài)指標。在（ 14）式中，若 S=0.5 ，電磁功率有一半消耗在轉(zhuǎn)子電阻 上，調(diào)速系統(tǒng)效率低于 50%。利用（ 14）式，只要知道電機運行的轉(zhuǎn) 速，就可方便地計算繞線式電機串接電阻調(diào)速消耗的電能，節(jié)能量的計算 就非常簡單了。當我們進行變頻節(jié)能改造時，投入和收益是必須認真考慮的，收益就涉及到節(jié)能量的計算。變頻器未投運之前，計算節(jié)能量是比較困難的，往往希望有一種簡單實用的計算方法來進行節(jié)能的預(yù)測，有了以 上的計算式計算節(jié)能量，投入和收益也就一目了然了。三變頻調(diào)速節(jié)能與系統(tǒng)功率因數(shù)

38、的關(guān)系前已假定電動機系統(tǒng)在使用變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)基本相同，這樣在計算節(jié)能時可不考慮系統(tǒng)功率因數(shù)的影響。實際上，在變 頻器投入前后，其功率因數(shù)可能是不同的，因此，計算的節(jié)能量是否考慮 變頻器調(diào)速前后的功率因數(shù)的變化呢？正弦電路中，功率因數(shù)是由電壓 U 與電流 I 之間的相位角差 決定的。在此情況下，功率因數(shù)常用 表示。電路中的有功功率 P 就是其 平均功率，即：用電度表進行計量檢測實際的節(jié)能量時，電度表測量的就是 電動機系統(tǒng)消耗的有功功率。若原電動機系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，在使用變 頻器后以 50Hz 頻率恒速運行，這時功率因數(shù)有所提高。功率因數(shù)提高后， 電動機的運行狀態(tài)并沒有改變，電動機消耗

39、的有功功率和無功功率也沒有 改變。變頻器中的濾波電容與電動機進行無功能量交換，因此變頻器實際 輸入電流減小，從而減小了電網(wǎng)與變頻器之間的線損和供電變壓器的銅 耗，同時減小了無功電流上串電網(wǎng)。因此計算節(jié)能時，應(yīng)考慮提高功率因 數(shù)后的節(jié)能。提高功率因數(shù)后，配電系統(tǒng)電流的下降率為：配電系統(tǒng)的電流下降率和配電系統(tǒng)的損耗下降率都是對單臺電動機補償前后電流和損耗而言，不是指配電系統(tǒng)電流和損耗的實際變 化。配電系統(tǒng)的電流下降率和配電系統(tǒng)的損耗下降率都是對單 臺電動機補償前后電流和損耗而言，不是指配電系統(tǒng)電流和損耗的實際變 化。下面舉一個典型的事例。例 2：有一臺壓料機，電機功率 200kW，安裝在離配電房

40、100 多米的地方，計量儀表電壓表電流表和有功電度表均在配電房。工頻時 電機空載工作電流 192A；加載時，電機工作電壓 356V，電流 231A。由于 負載較輕，導(dǎo)致電動機的負載率 和效率 都較低。這時電動機的功率因 數(shù)可由下式計算：從本例看，如果單純提高功率因數(shù)，無須使用變頻器，只需用電力電容進行就地補償，但倘若還要滿足工藝調(diào)速的需要，使用變頻器 調(diào)速節(jié)能是最佳的節(jié)能方法，這時的節(jié)能量應(yīng)是線路上的能耗與變頻調(diào)速 節(jié)能之和。如果原電動機系統(tǒng)的功率因數(shù)較高，變頻器投入后功率因數(shù) 變化不大，可不考慮功率因數(shù)變化后線損的影響，就用本文中的（1）（ 14）進行計算節(jié)能。四、變頻調(diào)速節(jié)能計算時需考慮變

41、頻器的效率GB12668定義變頻器為轉(zhuǎn)換電能并能改變頻率的電能轉(zhuǎn)換裝置。能量轉(zhuǎn)換過程中必然伴隨著損耗。在變頻器內(nèi)部，逆變器功率器件的開關(guān)損耗最大，其余是電子元器件的熱損耗和風(fēng)機損耗，變頻器的效率一 般為 95%-96%，因此在計算變頻調(diào)速節(jié)能時要將變頻器的4%-5%的損耗考慮在內(nèi)。如考慮了變頻器的損耗本文例 1 中計算的節(jié)能率，就不是 36%， 而應(yīng)該為 31%-32%，這樣的計算結(jié)果與實際節(jié)能率更為接近。五、結(jié)束語一般情況下，變頻器用于 50Hz 調(diào)速控制。不管是平方轉(zhuǎn)矩 特性負載，還是恒轉(zhuǎn)矩特性負載，調(diào)速才能節(jié)能，不調(diào)速在工頻下運行是 沒有節(jié)能效果的。有時系統(tǒng)功率因數(shù)很低，使用變頻器后也有節(jié)能效果， 這不是變頻調(diào)速節(jié)能，而是補償功率因數(shù)帶來的節(jié)能。本文所述的對變頻 調(diào)速節(jié)能計算方法有極好的實用性。1、根據(jù)已知風(fēng)機、泵類在不同控制方式下的流量負載關(guān)系曲線和現(xiàn) 場運行的負荷變化情況進行計算。以一臺 IS150-125-400 型離心泵為例，額定流 200.16m3/h ，揚程 50m； 配備 Y225M-4 型電動機， 額定功率 45kW。泵在閥門調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時的流 量負載曲線。根據(jù)運行要求，水泵連續(xù)24 小時運行，其中每天 11 小時運行在 90%負荷，13 小時運行在 50%負荷；全年運行時間在 300 天。則每年的節(jié)電量為： W1=45